U 形管采样技术研究-论文.pdf

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1、50探矿工程(岩土钻掘工程)2014年第41卷第5期U形管采样技术研究潘德元，李小杰，郑继天，叶成明(中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，河北保定071051)摘要：深部流体样品是深井工程的重要组成部分，介绍了获取深部流体样品的一种方法——u形管采样技术。通过对u形管采样技术原理进行研究分析，设计研制U形管取样器具并进行野外试验，取样深度达到井深500m，最大流量达到40I／h，取得了较好的效果。关键词：U形管；取样器；深部流体；采样技术中图分类号：P634．4文献标识码：A文章编号：1672—7428(2014)05—0050—03R

2、esearchontheSamplingTechniquethU-tube~PANDe—yuan，LIXiao-jie，ZHENJi—tian，YECheng—ruing(CenterforHydrogelogyandEnvironmentalGeologySurvey，CGS，BaodingHebei071051，China)Abstract：Fluidsamplesfromdeepboreholescanprovideavarietyofinformation，whichisanimportantpartofdeepdrill—inge

3、ngineering．Thispaperintroducesatechnologyforboreholefluidsampling-U—tubesamplingtechnology．Bythere—searchandanalysisontheprinciplesofU—tubetechnique，U—tubesamplerwasdesignedanddevelopedwithfieldtests；thesamplingdepthreaches500mandthem~imumflowisupto40L／h．Keywords：U—tube；sa

4、mpler；deepfluid；samplingtechnique0引言发成功U形管采样设备，并整合了多项监测系统，深部地层流体样品能够提供地下流体化学特最大取样深度达到2000m。征、同位素组分、溶解气体和微生物特征等，具有深Frio项目就采用U形管取样技术实现地下流体部空间物理、化学和生物信息，对深井设计开发以及采集，监测二氧化碳在储层中的赋存状态和运移规深部流体监测具有重要意义，是深井工程的重要组律，以及监测二氧化碳在盖层中的泄漏风险，是二氧成部分。然而，采集地下原状流体具备相当大的困化碳在咸水含水层封存的示范工程。难，首先，钻探及成

5、井过程中钻井液会对地层流体产生污染；其次，取样过程中的工艺手段会对地层流体1U形管取样技术原理产生扰动，影响其原状性；第三，井下空间狭小，且存u形管取样器是一个简单的流体容积泵，使用在很高的液柱压力，深部流体取样对取样设备需要高压气体驱动。图1为安装封隔器的u形管取样合理的结构设计和较高的性能要求。器示意图。地层流体采样技术主要分浅层流体取样和深部取样管驱动镑单向阀封隔器进水【J油管柱流体取样。国内外浅层流体取样设备种类较多，如国外QED公司的气动压出式隔膜泵、Solinst公司的图1U形管结构示意图蠕动泵采样器、以及国内的地下水采样系统等

6、等，但是这类设备的取样深度都较浅，基本在几十到200在概念上，U形管取样原理较为简单，取样管和m之间。深部流体取样中油井中通常运用电缆地层驱动管回路形成一个u形回路，回路下方安装一单测试器，但是工艺复杂，成本高。我国地下水采样技向阀，通过封隔器隔离地层流体(可采用双封隔术在深部地下水取样目前仍是空白。器)。U形管采样技术(TheU—tubeSamplingSys—采集地下水样品时，先将u形管驱动管管头和tern)是目前国际上最先进的深井井下狭小空问取样取样管管头与大气连通，地层水通过单向阀进入u技术，其最大特点是在环状间隙很小的井筒内实现形

7、管内，从驱动管管头注入高压氮气(或其它惰性深部采样。美国劳伦斯伯克力试验室于2004年研气体)，此时单向阀关闭，驱使地层流体样品从取样收稿日期：2013—11—26基金项目：国土资源部公益性行业基金项目“深部咸水层二氧化碳地质储存关键技术研究”(201211063)作者简介：潘德元(1982一)，男(汉族)，江西婺源人，中国地质调查局水文地质环境地质调查中心助理工程师，钻井工程专业，硕士，从事钻探研究工作，河北省保定市七一中路1305号，pandyice@163．con。52探矿工程(岩土钻掘工程)2014年第41卷第5期柱频繁的情况下增加

8、了工作量，同时易对管线造成意的试验效果。在取样深度500m的条件下，U形损坏。管平均单循环取样量为20L；控制箱取样时最大流高压钢丝缠绕软管由一层耐液压流体的橡胶内量达到40L／